Загрязнение различных поверхностей антибиотико-резистентными микроорганизмами

В этом исследовании определены уровни бактериальной контаминации различных, наиболее часто используемых поверхностей. Наибольшее количество микроорганизмов обнаружено на клавиатуре, дверных ручках, поручнях в общественном транспорте, унитазах и сотовых телефонах. Выделенные микроорганизмы в той или иной степени обладали мультирезистентностью к исследованным антибиотикам. Уровень устойчивости микроорганизмов к антибиотикам варьировал от 1,1 % до 97,1 %.

Ключевые слова : поверхности, смывы, микроорганизмы, количественный учет, антибиотики, резистентность.

Микрофлора поверхностей формируется за счет воздушной и контактной микрофлоры. Многие поверхности, в первую очередь современные материалы из стекла и пластика, контаминируют пылевые частицы и аэрозоли за счет накопленного статического электричества. Например, на экране мониторов компьютеров, клавиатуре и мышках, на телефонных аппаратах, факсах, ксероксах и планшетах общее количество микроорганизмов может быть больше, чем в общественных туалетах. Среди этих микроорганизмов присутствуют возбудители кишечных, кожных, легочных, офтальмологических и других инфекций [1, 2].

На поверхностях очень часто формируется биологическая пленка, которая обеспечивает защиту микроорганизмов от различных неблагоприятных факторов окружающей среды, а также формирует устойчивость бактерий к антибиотикам [3, 4, 5]. Биопленки обеспечивают совместимые условия для горизонтального переноса генов, такие как высокая плотность клеток, повышенная генетическая компетентность, накопление генетических элементов или поглощение генов устойчивости [6].

Бактерии и вирусы могут длительное время сохранять контагиозность на различных поверхностях. Например, вирус гриппа А может выживать до 48 часов на сухой поверхности, коронавирус SARS выживает в течение 96 часов. Споры бактерий и плесневых грибов могут сохраняться на различных поверхностях в течение нескольких месяцев [7, 8]. Имеются данные о том, что при минимальном времени контакта от ламинированной поверхности к рукам переносится до 40 % бактерий, с сотового телефона — от 38,5 % до 41,8 % бактерий, а с ручки водопроводного крана — от 27,6 % до 40,0 % бактерий [9, 10].

Устойчивые к антибиотикам бактерии представляют собой растущую не только медико-экологическую, но и экономическую проблему. Например, в Европе потери здравоохранения составляют более девяти миллиардов евро в год. В США прямые затраты на здравоохранение, связанные с антибиотикорезистентностью, превышают 20 миллиардов долларов. Оценочные расходы на лечение одного пациента с устойчивой к антибиотикам инфекцией колеблются от 18588 до 29069 долларов США [11, 12]. Это определяет актуальность и направление настоящего исследования.

Методы исследования

Объектами исследования были общественные унитазы, дверные ручки, учебные столы в школах и университете, клавиатуры в компьютерных классах, мобильные телефоны школьников и студентов, наушники. Количественный учет микроорганизмов (колонии образующие единицы — КОЕ) на поверхностях проводили методом смывов с последующим посевом на плотные питательные среды. Идентификацию бактерий выполняли в следующей последовательности: описание культуральных признаков выделенного микроорганизма; получение чистой суточной культуры путем посева на питательные среды; окраска по Граму и микроскопирование препарата.

Определение чувствительности бактерий к антибиотикам осуществляли диффузионным методом с использованием дисков с антибиотиками (табл. 1).

Таблица 1

Статистическую обработку результатов исследования проводили с использованием классических методов математической статистики и табличного процессора Microsoft Excel.

Результаты исследования

Исследованные образцы смывов с поверхностей показали рост микроорганизмов в 86,1 % случаях. Чаще всего из проанализированных образцов высевали Enterococcus faecalis, Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Streptococcus pyogenes, Pseudomonas aeruginosa, спорообразующие палочки Bacillus spp . (рис. 1). Среди выделенных микроорганизмов преобладали грамотрицательные изоляты (55,8 %). Удельный вес грамположительных бактерий составил 44,2 %.

Рис. 1. Частота встречаемости микроорганизмов, выделенных из различных объектов

Результаты исследований показали, что бактериальному загрязнению подвержены 89 % компьютерных клавиатур и 97 % компьютерных мышек. При этом контаминация микроорганизмами компьютерной техники значительно увеличивалась в процессе эксплуатации (рис. 2).

Рис. 2. Бактериальная контаминация различных поверхностей компьютерной техники

Наибольшее количество микроорганизмов (138 КОЕ/см ² ) присутствовало на поверхности клавиатуры компьютерных классов. С поверхности дверных ручек, унитазов в школах и университете, сотовых телефонов высевали 122 КОЕ/см ² , 79 КОЕ/см ² и 95 КОЕ/см ² соответственно. Меньше всего микроорганизмов находилось на поверхности наушников и учебных парт (табл. 2).

Таблица 2

Уровни бактериального загрязнения различных поверхностей ( log КОЕ/см ² )

Значительное количество микроорганизмов было обнаружено на поверхности поручней в общественном транспорте. Относительно небольшое количество микроорганизмов на бумажных купюрах может быть связано с их обеззараживанием в банках и перед закладкой в банкоматы (рис. 3).

Рис. 3. Присутствие микроорганизмов на предметах частого пользования

Выделенные микроорганизмы в той или иной степени обладали мультирезистентностью к исследованным антибиотикам. Наибольшую устойчивость микроорганизмы проявляли в отношении кларитромицина (21,7- 84,1 %), бензилпенициллина (33,8–97,1 %) и ампициллина (до 31,1–67,7 %). За ними следуют тилозин (1,7–30,3 %), левофлоксацин (11,4–25,7 %), тобрамицин (3,1–25,5 %), тетрациклин (7,1–27,2 %) и ципрофлоксацин (4,7–8,5 %). Изоляты бактерий кишечной группы (E. Coli, Ps. Aeruginosa, Ent. Faecalis, Ent. Aerogenes) а также St. aureus показали наибольшую антибиотикорезистентность (рис. 4).

Наиболее эффективными антибиотиками были офлоксацин, новобиоцин, фосфомицин и оптохин.

Рис. 4. Частота устойчивости микроорганизмов к антибиотикам

Выводы

1. Бактериальное загрязнение поверхностей варьировало в пределах от 9,1 до 138 КОЕ/см ² . Наибольшее количество микроорганизмов (138 КОЕ/см ² ) высевали с поверхности клавиатуры компьютерных классов. С поверхности дверных ручек, унитазов в школах и университете, сотовых телефонов высевали 122 КОЕ/см ² , 79 КОЕ/см ² и 95 КОЕ/см ² соответственно.
2. На поверхности клавиатур общее количество микроорганизмов было больше (176,3 КОЕ/см ² ), чем на поверхности унитазов (93,91 КОЕ/см ² ). Поверхность клавиатуры характеризуется почти 10-ти кратным увеличением уровня бактериального загрязнения в процессе эксплуатации.
3. Постоянное пользование дверными ручками, сотовыми телефонами, клавиатурой способствует скоплению микроорганизмов на их поверхности. Эти объекты являются приоритетными переносчиками различных микробов от человека к человеку
4. Выделенные микроорганизмы в той или иной степени обладали мультирезистентностью к исследованным антибиотикам. Уровень устойчивости к антибиотикам варьировал от 1,1 % до 97,1 % для всех изолятов.
5. Наибольшую устойчивость микроорганизмы проявляли в отношении кларитромицина (21,7- 84,1 %), бензилпенициллина (33,8–97,1 %) и ампициллина (31,1–67,7 %). За ними следуют тилозин (1,7–30,3 %), левофлоксацин (11,4–25,7 %), тобрамицин (3,1–25,5 %), тетрациклин (7,1–27,2 %) и ципрофлоксацин (4,7–8,5 %). Изоляты бактерий кишечной группы (E. Coli, Ps. Aeruginosa, Ent. Faecalis, Ent. Aerogenes) а также St. aureus показали наибольшую антибиотикорезистентность.

Литература:

1. Лыков И. Н., Шестакова Г. А. Микроорганизмы: Биология и экология. — Калуга. Изд-во «СерНа». 2014 г. 451 с.
2. Rusin P., Maxwell S., Gerba C. Comparative surface-to-hand and fingertip-to-mouth transfer efficiency of gram-positive bacteria, gram-negative bacteria, and phage // Journal of Applied Microbiology. 2002. V. 93. Р. 585–592.
3. Mah Thien-Fah. Biofilm-specific antibiotic resistance // Future Microbiology. 2012. V. 7(9). Р. 1061–1072. DOI: 10.2217/fmb.12.76
4. Kimihiro Abe, Nobuhiko Nomura, Satoru Suzuki. Biofilms: hot spots of horizontal gene transfer (HGT) inaquatic environments, with a focus on a new HGT mechanism // FEMS Microbiology Ecology. 2020. V. 96. No. 5. Р. 5–12.
5. Abe K., Nomura N., Suzuki S. Biofilms: hot spots of horizontal gene transfer (HGT) inaquatic environments, with a focus on a new HGT mechanism // FEMS Microbiology Ecology. — 2020. — Vol. 96. — No. 5. — Р. 5–12.
6. Duan S.M, Zhao X. S., Wen R. F. et al. Stability of SARS coronavirus inhuman specimens and environment and its sensitivity to heating and UV irradiation // Biomed. Environ. Sci. — 2003. — Vol. 16. — Р. 246–255.
7. Sizun J., Yu M. W., Talbot P. J. Survival of human coronaviruses 229E and OC43 in suspension and after drying on surfaces: a possible source of hospital-acquired infections // J. Hosp. Infect. — 2000. — Vol. 46. — Р. 55–60.
8. Rheinbaben F., Schünemann S., Gross T., Wolff M. H. Transmission of viruses via contact in ahousehold setting: experiments using bacteriophage straight phiX174 as a model virus // J. Hosp. Infect. — 2000. — Vol. 46(1). — Р. 61–66.
9. Ansari S. A., Sattar S. A., Springthorpe V. S., Wells G. A. et al. Rotavirus survival on human hands and transfer of infectious virus to animate and non-porous inanimate surfaces // Journal of Clinical Microbiology. — 1988. — Vol. 26. — Р. 1513–1518.
10. Gerhardts A., T. R. Hammer, C. Balluff et al. A model of the transmission of micro-organisms in a public setting and its correlation to pathogen infection risks // Journal of Applied Microbiology. — 2012. — Vol. 112. — Р. 614–621. doi:10.1111/j.1365–2672.2012.05234.x
11. Prestinaci F, Pezzotti P, Pantosti A. Antimicrobial resistance: a global multifaceted phenomenon // Pathog. Glob Health. 2015. V. 109(7). Р. 309–318. doi:10.1179/2047773215Y.0000000030.
12. Shrestha P., Cooper B. S., Coast J., Oppong R., Thi Thuy N.Do, Phodha T., Celhay O., Guerin P. J., Wertheim H., Lubell Y. Enumerating the economic cost of antimicrobial resistance per antibiotic consumed to inform the evaluation of interventions affecting their use // Antimicrobial Resistance & Infection Control. 2018. V. 7. No. 98. Р. 2–9. https://doi.org/10.1186/s13756–018–0384–3